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什么是干细胞,真的可以永生吗?
简单来讲,干细胞是一类具有无限的或者永生的自我更新能力的细胞、能够产生至少一种类型的、高度分化的子代细胞。多年来对干细胞的定义不断进行修正,并从不同的层面上来进行定义 。大多数生物学家和医学家认为干细胞是来自于胚胎、胎儿或成人体内具有在一定条件下无限制自我更新与增殖分化能力的一类细胞,能够产生表现型与基因型和自己完全相同的子细胞,也能产生组成机体组织、器官的已特化的细胞,同时还能分化为祖细胞 。
一、干细胞的发展历程:
1878:出现第一篇哺乳类的体外受精卵报导。
1959:完成第一例兔子的体外受精卵。
1960:展开畸胚瘤的研究。
1968:爱得华(R.G. Edwards)和贝敏思特(B.D. Bavister)进行人类的体外受 精研究。
1970:利用畸胚瘤细胞注入老鼠胚胎,镶嵌鼠以进行胚胎发育的研究。
1978:世界第一个试管宝宝路易丝.布朗(Louise Brown)在英国诞生。
1980:肯蒂丝.瑞得(Candace Reed)成为澳洲的第一个试管宝宝。
1981:艾凡斯等(M.J. Evans, et al.)体外培养老鼠的胚胎干细胞;伊莉莎白.卡尔 (Elizabeth Carr)成为美国的第一个试管宝宝。
1984~1988:安德鲁等(P.W. Andrews, et al.)在体外培养人类畸胚瘤细胞。
1989:佩拉等(M.F. Pera, et al.)人类畸胚瘤细胞株。
1994:首次使用人类人工受精的囊胚进行干细胞的研究。
1995~1996:从恒河猴取得胚胎干细胞,并在体外培养分化成三种胚层。
1998:詹姆士.汤姆生(James Thomson)从人类体外受精卵取得胚胎干细胞,并 能稳定地在体外培养;吉尔哈特(J. Gearhart)从妊娠中止的胎儿内取出其卵巢或睪丸组织, 得到一种具有干细胞特性的原始生殖细胞,称为人类生殖干细胞。
1999:《科学》(Science)杂志公布干细胞为世界十大科技进展榜首。从小鼠肌肉组织取得的成体干细胞可以「横向分化为血液细胞」。此后,科学家相继证实成体干细胞具有可塑性。
2000:美国61名诺贝尔奖得主及其它科学家联名要求美国政府对干细胞研究给予全面支持,同年美国总统柯林顿宣布美国政府准许用政府经费进行人体胚胎干细胞研究。
2001:胚胎干细胞株可以培养出神经、胰岛等更多种类的细胞。美国总统布什宣布联邦政府将优先资助胚胎干细胞研究。
2002:《自然》(Nature)杂志评选「干细胞的争议」为二○○二年科学界年度重大新闻。
2011:克隆干细胞被时代杂志评为2011年十大医学突破之一。
2012:诺贝尔生理医学奖授予干细胞研究科学家。
二、干细胞的分类
1.根据发育阶段分类,干细胞可以分为胚胎干细胞和成体干细胞。
2.根据不同的分化潜能分类,干细胞可分为全能干细胞、多能干细胞、单能干细胞。
三、干细胞的功能
干细胞研究受到科学家和世人的广泛关注有其必然性,干细胞在生命科学的细胞修复、发育生物学、药物学等领域有着极为广阔的应用前景。
1.作为细胞治疗与组织器官替代治疗的种子细胞
组织器官的损伤和功能衰竭一直以来是人类健康所面临的一大难题,完美地修复或替代因疾病、战伤、意外事故或遗传因素所造成的组织、器官或肢体的伤残一直是人类的梦想,也是难以攻克的医学高峰。治疗方案均难以完全修复受损的组织、器官或使其功能得以长期恢复 。科学家们在经过长期的探索和努力之后,最终把目光落在干细胞上,生命体是通过干细胞的分裂来实现细胞更新及保证持续增长,干细胞的研究与应用将有可能使人类实现完美修复损伤组织和器官的梦想。多年来科学家们一直致力于寻找利用干细胞的复制和分化来取代受损细胞或组织的方法。这一点随着组织工程、胚胎工程、细胞工程、基因工程等各种生物技术的发展和干细胞生物学研究领域的突破而展现出无比广阔的前景。
2.探讨胚胎发育的调控机制
生命最大的奥秘就是探讨一个受精卵如何发育成复杂的生物体,但是,由于受精卵植入子宫后的不可接近性,使人们对胚胎发育机制的探讨受到影响。而人胚胎干细胞系的建立将有助于我们探讨发育过程中的影响因素和调控机制。在对胚胎发育过程中关键性调控机制的研究中,胚胎干细胞无疑已成为一个重要的工具,例如,可以比较胚胎干细胞和不同时空的分化细胞之间的基因表达差异,研究参与胚胎发育与分化的分子机制。
3.作为疾病基因治疗的载体
干细胞是对疾病进行基因治疗的理想载体。造血干细胞具有自我更新、多向分化重建长期造血、采集和体外处理容易等特点。因此是基因治疗最理想的载体细胞之一,以此为基础的基因治疗,在重症免疫缺陷、遗传性疾病、恶性肿瘤、造血干细胞保护、AIDS等领域具有广阔的应用前景。
4.体外整合外源基因,研究基因功能
胚胎干细胞与基因定位整合技术相结合,对于研究基因在胚胎发育中的表达与功能具有十分重要的意义。利用这项技术可以将一些在发育过程中特定的基因敲除,在动物体内进行基因功能缺失的研究,这对于据示以前不能在体内充分证明的分子调控机制也具有重要的作用,此外,还可以在干细胞水平上利用基因功能获得性突变使特定基因在体内瞬时或长期表达,来研究基因在胚胎不同发育时期的作用。
5.药物筛选平台的建立,药理研究与新药开发
胚胎干细胞可以分化为多种细胞类型又能不断自我更新,这在药物研究领域具有广泛的用途。用于药物筛选的细胞都来源于动物或癌细胞这样非正常的人体细胞,而胚胎干细胞可以经过体外诱导,为人类提供各种组织类型的细胞,这为药物筛选、鉴定及其毒理的研究提供坚实的基础,并有助于人类疾病细胞模型的建立及新药开发。